专利名称：一种无机富勒烯二硫化钼的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种无机富勒烯二硫化钼的制备方法。
背景技术：
二硫化钼作为一种典型的层状结构，在固体润滑与润滑油添加剂中有着广泛的应 用，实验表明，纳米级的二硫化钼比微米级的二硫化钼具有更加优良的润滑性能。但是由于 纳米层状的二硫化钼具有大量的边缘悬挂键，在富氧及高温环境下易被氧化，限制了其应 用。无机富勒烯状(inorganic fullerene-like, IF) 二硫化钼具有封闭结构，因此其化学 稳定性更高，并且可以引入滚动摩擦机制，具有更加优异的润滑性能。IF-MoS2的制备方法主要有气相反应法，激光溅射法，电子辐照法，溶液法等。采用 气相法流化床技术生产IF-MoS2其产量有限。目前，中国发明专利公开号CN1752020A公开了采用溶液中加入聚乙二醇(PEG)作 为分散剂制备前躯体MoS3,然后在氩气气氛中用氢气脱硫制备IF-MoS2的方法；也有采用 喷雾干燥法干燥硫代钼酸铵溶液得到前躯体MoS3 (CN1752023)，然后热处理制备IF_MoS2。 但采用微乳液法制备前驱体MoS3，然后在N2/H2气氛中热处理制备IF-MoS2的方法尚未见报 道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无机富勒烯二硫化钼的制备方法。本发明采用微乳液法制备出前驱体MoS3,然后在N2和H2气氛中对前驱体MoS3进 行热处理制备IF-MoS2。—种无机富勒烯二硫化钼的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤a、配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，配制含有聚乙二醇单辛基苯基醚 (TX-IO)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、环己烷以及正己醇的混合物B，将A加入到B中， 搅拌形成微乳液；b、向微乳液中加入微量甲酸，至液体变为深红色，室温下反应8 14小时。通过 离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再经过洗涤和真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末；C、将前躯体MoS3粉末在500 1000°C的N2和H2气氛中热处理30 300分钟，得 到无机富勒烯二硫化钼。在步骤a中，水溶液A中钼酸钠的浓度为0. 01 0. 07mol/L，硫代乙酰胺的浓度为 0.042 0. 294mol/L。在步骤a中，混合物B中聚乙二醇单辛基苯基醚与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔 比为10 1 3，正己醇与聚乙二醇单辛基苯基醚的摩尔比为10 1 4，聚乙二醇单辛 基苯基醚与环己烷的摩尔比为1 5 100。在步骤a中，水溶液A与环己烷的体积比为0.25 2. 5 10。在步骤c中N2与H2的体积比为9 1。
本发明制备的前驱体MoS3相对于水溶液中制备的MoS3具有以下几个特点其粒径在10 100纳米之间，且表面包覆有表面活性剂；经透射电镜表征MoS3为 规则的球形，呈现单分散性。经高分辨透射电镜表征，制得的二硫化钼具有富勒烯结构，平 均粒径在100纳米左右。
具体实施例方式实施例1 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 01mol/L, 硫代乙酰胺的浓度为0.042mol/L。配制含有十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，聚乙二醇单辛 基苯基醚(TX-10)，正己醇，环己烷的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 4657g，聚 乙二醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为3. 105g，环己烷为20ml。将混合物B搅拌30分钟。 将Iml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加入微 量甲酸，至液体变为深红色，反应8小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再经过洗 涤，以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3 粉末。将前躯体MoS3粉末在600°C&N2/H2 (9 1) 气氛中热处理60分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。实施例2 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 03mol/L, 硫代乙酰胺的浓度为0. 126mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-IO)，十六烷基三甲基 溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 4657g，聚乙二 醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为3. 105g，环己烷为20ml。将混合物B搅拌30分钟。将 Iml的水溶液A加入到的混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液，。向上述微乳液中加入微 量甲酸，至液体变为深红色，反应8小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再经过洗 涤，以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在600°C&N2/H2 (9 1) 气氛中热处理60分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。实施例3 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 07mol/L, 硫代乙酰胺的浓度为0.294mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-IO)，十六烷基三甲基 溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 4657g，聚乙二 醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为3. 105g，环己烷为20ml。将混合物B搅拌30分钟。将 Iml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加入微量甲 酸，至液体变为深红色，反应8小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再经过洗涤， 以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在600°C&N2/H2(9 1)气 氛中热处理60分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。实施例4 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 03mol/L, 硫代乙酰胺的浓度为0. 126mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-IO)，十六烷基三甲基 溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 9314g，聚乙二 醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为3. 105g，环己烷为20ml。将混合物B搅拌30分钟。将 Iml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加入微量甲 酸，至液体变为深红色，反应8小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再经过洗涤， 以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在600°C&N2/H2(9 1)气 氛中热处理60分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。实施例5 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 03mol/L,硫代乙酰胺的浓度为0. 126mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-10)，十六烷基三甲基 溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为1.3971g，聚乙二 醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为3. 105g，环己烷为20ml。将混合物B搅拌30分钟。将 Iml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加入微量甲 酸，至液体变为深红色，反应8小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再经过洗涤， 以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在600°C&N2/H2(9 1)气 氛中热处理60分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。实施例6 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 03mol/L, 硫代乙酰胺的浓度为0. 126mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-IO)，十六烷基三甲基 溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 4657g，聚乙二 醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为 3. 105g，环己烷为20ml。将混合物B搅拌30分钟。将 2ml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加入微量甲 酸，至液体变为深红色，反应8小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再经过洗涤， 以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在600°C&N2/H2(9 1)气 氛中热处理60分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。实施例7 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 03mol/L, 硫代乙酰胺的浓度为0. 126mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-IO)，十六烷基三甲基 溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 4657g，聚乙二 醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为3. 105g，环己烷为20ml。将混合物B搅拌30分钟。将 3ml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加入微量甲 酸，至液体变为深红色，反应8小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再经过洗涤， 以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在600°C&N2/H2(9 1)气 氛中热处理60分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。实施例8 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. Olmol/L, 硫代乙酰胺的浓度为0.042mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-IO)，十六烷基三甲基 溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 4657g，聚乙二 醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为4. 657g，环己烷为20ml。将混合物B搅拌30分钟。将 3ml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加入微量甲 酸，至液体变为深红色，反应8小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再经过洗涤， 以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在600°C&N2/H2(9 1)气 氛中热处理60分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。实施例9 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 03mol/L, 硫代乙酰胺的浓度为0. 126mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-IO)，十六烷基三甲基 溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 4657g，聚乙二 醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为3. 105g，环己烷为30ml。将混合物B搅拌30分钟。将 3ml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加入微量甲 酸，至液体变为深红色，反应8小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再经过洗涤， 以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在600°C&N2/H2(9 1)气 氛中热处理60分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。
实施例10 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 03mol/ L，硫代乙酰胺的浓度为0. 124mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-10)，十六烷基三甲 基溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 4657g，聚乙 二醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为3. 105g，环己烷为20ml。将上述混合物搅拌30分 钟。将3ml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加 入微量甲酸，至液体变为深红色，反应10小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再 经过洗涤，以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在600°C的N2/ H2(9 1)气氛中热处理60分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。实施例11 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 03mol/ L，硫代乙酰胺的浓度为0. 126mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-10)，十六烷基三甲 基溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 4657g，聚乙 二醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为3. 105g，环己烷为20ml。将上述混合物搅拌30分 钟。将3ml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加 入微量甲酸，至液体变为深红色，反应12小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再 经过洗涤，以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在600°C的N2/ H2(9 1)气氛中热处理60分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。实施例12 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 03mol/ L，硫代乙酰胺的浓度为0. 126mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-10)，十六烷基三甲 基溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 4657g，聚乙 二醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为3. 105g，环己烷为20ml。将上述混合物搅拌30分 钟。将3ml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加 入微量甲酸，至液体变为深红色，反应12小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再 经过洗涤，以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在700°C的N2/ H2(9 1)气氛中热处理60分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。实施例13 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 03mol/ L，硫代乙酰胺的浓度为0126mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-10)，十六烷基三甲基 溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 4657g，聚乙二 醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为3. 105g，环己烷为20ml。将上述混合物搅拌30分钟。 将3ml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加入微量 甲酸，至液体变为深红色，反应12小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再经过洗 涤，以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在800°C&N2/H2 (9 1) 气氛中热处理60分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。实施例14 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 03mol/ L，硫代乙酰胺的浓度为0. 126mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-IO)，十六烷基三甲 基溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 4657g，聚乙 二醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为3. 105g，环己烷为20ml。将上述混合物搅拌30分 钟。将3ml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加 入微量甲酸，至液体变为深红色，反应12小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再 经过洗涤，以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在900°C的N2/
6H2(9 1)气氛中热处理60分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。实施例15 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 03mol/ L，硫代乙酰胺的浓度为0. 126mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-10)，十六烷基三甲 基溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 4657g，聚乙 二醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为3. 105g，环己烷为20ml。将上述混合物搅拌30分 钟。将3ml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加 入微量甲酸，至液体变为深红色，反应12小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再 经过洗涤，以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在700°C的N2/ H2O 1)气氛中热处理100分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。实施例16 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 03mol/ L，硫代乙酰胺的浓度为0. 126mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-10)，十六烷基三甲 基溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 4657g，聚乙 二醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为3. 105g，环己烷为20ml。将上述混合物搅拌30分 钟。将3ml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加 入微量甲酸，至液体变为深红色，反应12小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再 经过洗涤，以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在700°C的N2/ H2O 1)气氛中热处理150分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。实施例17 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 03mol/ L，硫代乙酰胺的浓度为0. 126mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-IO)，十六烷基三甲 基溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 4657g，聚乙 二醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为3. 105g，环己烷为20ml。将上述混合物搅拌30分 钟。将3ml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加 入微量甲酸，至液体变为深红色，反应12小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再 经过洗涤，以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在700°C的N2/ H2O 1)气氛中热处理180分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。实施例18 配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，钼酸钠的浓度为0. 03mol/ L，硫代乙酰胺的浓度为0. 126mol/L。配制聚乙二醇单辛基苯基醚(TX-IO)，十六烷基三甲 基溴化铵(CTAB)，环己烷，正己醇的混合物B，其中十六烷基三甲基溴化铵为0. 4657g，聚乙 二醇单辛基苯基醚为4. 657g，正己醇为3. 105g，环己烷为20ml。将上述混合物搅拌30分 钟。将3ml的水溶液A加入到混合物B中，搅拌30分钟，形成微乳液。向上述微乳液中加 入微量甲酸，至液体变为深红色，反应12小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再 经过洗涤，以及真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末。将前躯体MoS3粉末在800°C的N2/ H2(9 1)气氛中热处理60分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。
权利要求
一种无机富勒烯二硫化钼的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤a、配制含有钼酸钠及硫代乙酰胺的水溶液A，配制含有聚乙二醇单辛基苯基醚、十六烷基三甲基溴化铵、环己烷以及正己醇的混合物B，将A加入到B中，搅拌形成微乳液；b、向微乳液中加入微量甲酸，至液体变为深红色，室温下反应8～14小时。通过离心，分离得到前躯体MoS3沉淀物，再经过洗涤和真空干燥处理，得到前躯体MoS3粉末；c、将前躯体MoS3粉末在500～1000℃的N2和H2气氛中热处理30～300分钟，得到无机富勒烯二硫化钼。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤a中，混合物B中聚乙二醇单辛基苯 基醚与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为10 1 3，正己醇与聚乙二醇单辛基苯基醚的 摩尔比为10 1 4，聚乙二醇单辛基苯基醚与环己烷的摩尔比为1 5 100。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤a中，水溶液A与环己烷的体积比为 0. 25 2. 5 10。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤c中N2与H2的体积比为9 1。
全文摘要
本发明公开了一种无机富勒烯二硫化钼的制备方法。本发明采用微乳液法制备出前驱体MoS3，然后在N2和H2气氛中对前驱体MoS3进行热处理制备出无机富勒烯二硫化钼。经高分辨透射电镜表征，制得的二硫化钼具有富勒烯结构，平均粒径在100纳米左右。
文档编号C01G39/06GK101880061SQ20091013826
公开日2010年11月10日 申请日期2009年5月8日 优先权日2009年5月8日
发明者张俊鹏, 王齐华 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所